2.10. Вихідні каскади радіопередавача.

Вихідний каскад (або кінцевий каскад) радіопередавача призначений для подачі в антену необхідної вихідної потужності. Оскільки це кінцевий каскад, то він є найбільш потужним, який споживає від джерела живлення найбільшу частину потужності. Особливістю кінцевого каскаду є те, що навантаженням його є антена (рис.2.30).

Рис. 2.30. Еквівалентна схема антени.

Конструкція антени представляє собою відрізок металевого проводу (рис. 2.30а), який має деякий опір при протіканні по ньому високочастотного струму, індуктивність цього відрізку і його ємність відносно корпусу. Тому еквівалентна схема антени може бути зображена послідовним контуром (рідше паралельним), який має індуктивність антени L_а, її ємність С_а і опір R_а (рис. 2.30б). Очевидно, що такий контур має свою власну резонансну частоту ƒ_а = 1/2π L_аС_а, де він має активний опір R_а (рис. 2.30в), і така антена називається настроєною. На частоті ƒ>ƒ_а опір індуктивності ωL_а збільшується, а опір ємності 1/ωС_а зменшується, тому на таких частотах опір антени фактично визначається її індуктивністю L_а і носять індуктивний характер (рис. 2.30г), іноді така антена носить назву антени з індуктивною реакцією (або подовжена антена). На частоті ƒ<ƒ_а опір ωL_а різко зменшується, а опір ємності антени 1/ωС_а збільшується, тому еквівалентна схема визначається фактично її ємністю (рис. 2.30д); іноді така антена носить назву антени з ємністьною реакцією (або скорочена антена).

В залежності від способу ввімкнення антени в коло вихідного каскаду відрізняють дві різновидності схем проста і складна схеми виходу.

2.10.1. Проста схема виходу.

В простій схемі виходу антена разом з елементом настройки і елементом зв'язку з активним елементом вихідного каскаду створюють простий паралельний контур ІІ - го чи ІІІ - го виду.

Таким чином, проста схема вихідного каскаду має елемент настройки, вигляді конденсатора змінної ємності (КЗЄ) чи змінної індуктивності (варіометра),а також елемент зв'язку в вигляді індуктивності чи ємності. Ці елементи разом зі схемою антени і створюють простий паралельний контур ІІ - го чи ІІІ - го виду (рис. 2.31).

Рис. 2.31. Прості схеми входу.

Створений простий паралельний контур ІІ - го чи ІІІ - го виду настроюють при допомозі КЗЕ чи варіометра в резонанс з частотою вхідного сигналу. Це дозволяє одержати в індуктивній чи ємністьній гілці паралельного контуру, однією з яких є антена, максимальної величини високочастотного струму, а отже, і одержання максимальної потужності випромінювання електромагнітних коливань антени Р_а, що дозволяє досягти найкращого ефекту радіозв'язку.

Кілька простих схем виходу (можна побудувати їх значну кількість при різновидності транзисторів чи ламп і елементів настройки), які представлені на рис. 2.31, дозволяють зрозуміти принципи їх побудови.

При використанні активного елементу в вигляді біполярного транзистора і схеми паралельного живлення колектора можна використати в вигляді елементу зв'язку ємності C_зв, а в вигляді елементу настройки конденсатора C_н (рис. 2.31а). Для одержання паралельного контуру в цій схемі необхідно використовувати антену з індуктивною реакцією, інакше контур з еквівалентними ємностями і індуктивностями в протилежних гілках створений не буде. Створений в цій схемі контур ІІІ виду при допомозі C_н настроюється в резонанс з частотою вхідного сигналу (схема вхідного кола не показана), тому в колі антени протікає максимальний струм, що зумовлює найбільшу потужність випромінювання Р_а.

На рис. 2.31б зображена проста схема виходу на польовому транзисторі з використанням індуктивності зв'язку L_зв, через яку подано живлення стоку (нижній вивод L_зв заземлений через блокуючий конденсатор джерела живлення). В цій схемі використаний елемент настройки C_н і антена з ємністьною реакцією.

Розглядаючи схеми рис. 2.31а,б, можна зробити висновок, що в цих схемах транзистор (рис. 2.31а) чи антена (рис. 2.31б) мають часткове ввімкнення в контур ІІІ - виду, що дозволяє провести узгодження вихідного опору транзистора чи опору антени з резонансним опором контура.

В схемі (рис. 2.31в) використане паралельне живлення колекторного кола біполярного транзистора, конденсатор зв'язку С_зв, варіометр L_н в вигляді елемента настройки і ємністьну антену.

На рис. 2.31г використана послідовна схема живлення польового транзистора через L_зв, варіометр L_н і ємністьної антени, які створюють контур II - виду.

На рис. 2.31д показана різновидність простої схеми при використанні електронної лампи.

Проста схема виходу використовується в малопотужних радіопередавачах, що пов'язано з використанням фактично в вигляді навантаження простого паралельного контура, в якого, як відомо, крутість нахилу резонансної характеристики незначна (рис. 2.31е).

Оскільки в вихідних каскадах передавача використовується, як правило, режим коливань другого роду як більш кращого з точки зору енергетичних показників, то це зумовлює, крім основної частоти сигналу, появи в випромінюваній потужності заважаючих гармонік вихідного сигналу, які простий контур подавити не може. Це приводить до необхідності використання додаткових фільтрів для подавлення вищих гармонік, що зумовлює ускладнення схеми, збільшення габаритів радіопередавача і т.д.